機械制造中數控技術的有效應用
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摘要：“科教興國”是我國的發展方針之一，在科學技術的推動下，各行各業都發生著變化。數控技術的出現，使得機械運動的控制工作可以通過數據控制完成。計算機技術、現代控制技術、傳感檢測技術、網絡通信技術和光電技術的出現，使得機械制造向著更精準、更高效、更自動化的方向發展。文章圍繞其技術組成、發展領域、發展特點進行分析，并進行展望。
科學技術的發展使得各行各業或主動或被動地進行改革。機械制造行業對整個國家的經濟發展起著至關重要的作用。傳統的機械制造技術工藝繁雜、耗時長、效率低下，種種弊端促使著機械制造業進行改革。數控技術的出現，使得機械制造流程精簡化、效率也大幅度提高。
1數控技術概述
1.1數控設備結構組成及功能
數控技術的應用需要通過數控設備——數控機床來完成。執行技術的機床、控制機床的系統以及外圍及時共同組成了數控技術。數控機床結構圖如圖1所示。“數控”指的是將信號數字化，使用機械設備的控制工作通過數字化信息完成，從而達到機械控制自動化的目的。而數控系統的核心是計算機。每個環節相互配合，指導機械制造向著自動化的方向發展。
1.2數控技術工作流程
數控技術依靠數控機床實現。其工作流程概況包括工作前的準備，包括一系列的安全隱患排查工作，各組件的狀態檢查[1]。之后需要將所需要的制作程序進行編制并且輸入。程序輸入之后，數控系統通過對程序的處理，進行初步的譯碼和預處理，為接下來的流程做準備。整個工作流程中每個環節都不能出現差錯，在程序編碼過程可以使用不同方式精簡工作流程。數控技術在機械制造中的應用流程如圖2所示。
2數控技術的特點
2.1高度精確性
數控機床是行使數控技術的載體，而數控機床將精密的機械和自動控制系統組成，這使得其具有極高的定位精準度和重復定位精度。同時在進行工作的過程中，其熱穩定性與剛度也非常穩定了，穩定的系統大幅度減小了誤差。普通的機械制造技術生產出的產品質量得不到有效的保證。而數控技術的精準性能很大程度地解決產品的質量問題[2]。
2.2高效性
高效性是數控技術區別于傳統的機械制造技術的特點之一。數控機床的很多組成結構都能削減制造時間，例如自動換速、自動換刀。除此之外，在固定的程序設計完成之后，系統會自動進再生產，減少了重復的時間。據不完全統計，數控技術比普通的機床生產率高3～4倍。數控技術的高效性不僅能解放人的雙手，而且能大幅度縮短制造時間。
2.3有效提高經濟效益
機械制造業是制造業中較大的產業，2019年，機械制造業占制造業比重30.65%。收益=收入-成本，要有效提高經濟效益，一方面可以從收入出發，另一方面也可以盡可能地減少成本。數控技術的出現，能使得機械制造業的成本大幅度降低。在成本方面，數控機床的出現可以減少其他種類的機床的消耗。如此往來可以間接減少機床的占地面積。大多數的機械制造業還是以盈利為目的的。數控技術的出現能為機械生產企業創造更高的經濟效益，所以說，數控技術的應用必定會越來越廣泛[3]。
3數控技術的發展狀況
當前時代是信息時代，大數據、智能化等詞匯逐漸成為時代的標簽。中國在堅持和完善社會主義制度的同時，不斷深化改革，為國家謀得更加穩健的發展。數控技術的核心就是計算機，當前數控技術的發展水平還在不斷提高。通過相關的研究表明高速化、精密化、智能化和微型化將是今后數控技術的發展方向。五軸聯動和復合機床的發展也會隨著時代的需求不斷革新。另外，數控技術也會不斷更新結構、使用新材料優化自身的新性能。例如，我的數控機床設計一直在從二維的CAD尋找向三維的CAD前進的突破口。在三維的基礎上進行CAD/CAM/CAE/PDM-的集成[4]。機械制造業的需求也會成為促進數控技術開發的原動力。除此之外，在當前的發展基礎上，也會加快開放系統的開發速度，為早日實現統一控制做出鋪墊。在開放式數控系統之中又可以分為全開放系統、嵌入系統以及融合系統。全開放系統的核心是坐標軸電機的運動。嵌入系統則需要PC作為人機界面和網絡通信。融合系統需要在當前CNC的基礎上增加PC主板。當前的數控技術已經為各行各業帶去了很大的改變，在新技術、新材料的不斷驅動之下，數控技術也更好地服務于社會。
4數控技術在機械制造業中的有效運用領域
機械制造業之所以能在制造業中占較高的比重，是因為人們對機械產品的需求非常旺盛。機械產品，例如沏茶、發動機等。機械制造生產的過程需要將原材料轉變為成品，制作的流程包括工藝設計、鑄造熱處理、裝配等。在生產的過程中不同規模的企業可以采取不同的生產類型。諸如單件生產、成批生產、大量生產。不同的生產類型具有不同的生產特點。生產者需要針對性選擇生產途徑。當前數控技術在機械制造業的很多領域都有所應用，下面將圍繞汽車行業、機械設備以及工業生產進行闡述。
4.1優化汽車工業發展
在機械制造業，隨著人們需求的不斷增加，汽車工業發展前景十分光明。在擁有私家車的潮流之下，汽車行業的產銷量也不斷增加。數據顯示自2001年開始，汽車制造業一直在機械制造業中保持領先的狀態。2015年汽車的生產量達到2450.33萬輛，這一數據連續七年蟬聯全球第一。2020年中國實現全面脫貧的計劃，中國不斷發展，人們對生活的品質要求也會不斷提高。將來汽車工業的發展前景也是非常廣闊的。汽車工業是機床產業的消費主體，其消費量占據大概50%，但是進口機床卻占總額的80%，所以說這個巨大的市場需要調補。通過數控技術的使用，汽車工業發展的規模也會持續擴大，效率也將大幅度提高。汽車產量如圖3所示。當前，人類的需求拉動汽車工業的規模擴張、質量提高。數控技術的應用為汽車行業提供了嶄新的生產線。規模的擴張，單件生產和小批量生產都滿足不了當前的生產規模。在國內的生產技術不能滿足汽車工業的發展的背景下，進口成了很多汽車行業的選擇。中國以“制造大國“著稱，”中國制造“無可厚非，但是單純的制造利益微乎其微。中國要取得更好的發展，就必須以先進的技術作為支撐，從根本上來發展汽車生產行業。數控技術的出現，提高了汽車生產的效率以及精準度。數控技術在汽車工業的不斷深入，就能使得我國汽車向著科技化發展，自給自足，滿足中國的市場，甚至滿足對外的市場。
4.2促進機械設備制造進程
機械設備的種類繁多，機械設備的應用范圍也十分廣泛。近年來我國致力于解決脫貧問題，脫貧的過程中注重農業帶動發展。在農業快速發展的過程中，農業機械的需求也隨之增加。另外國家的建設進程不斷加快，美麗中國的建設需要工程機械。通過調查研究可以發現，在中國乃至世界發展的進程中，對機械設備的需求是無窮無盡的。例如，基本的公路工程、建筑工程等。數控技術在機械設備制造中的應用，使得各種機械設備具備了更完善的功能，從而使得相關的產業發展更為便捷。例如，在農業生產中，農業機械的播種機、收割機等，能大幅度減少勞動力的使用。另外，還能優化播種的效果。收割機能大幅度減少在收割的過程中浪費的糧食。優質的機械設備與先進的生產技術相結合，才會使得相關產業取得更加完善的發展。不同行業的發展都與機械設備相關聯，數控技術的應用能為行業的發展提供機械設備。優質的機械設備促進生產進程高效、高質量，各行各業都能擁有更光明的發展前景。未來是屬于自動化、智能化的世界。
4.3推動工業生產進程
衡量制造業的實際產出可以利用工業生產指數作為標準。利用總指數來衡量工業的綜合發展速度。在國家的發展進程中，工業生產占有很大的比例。科學技術的發展為工業生產的智能化、自動化創造了更多機會。數控技術就是典型的技術之一。工業生產本身就是將人、機械、辦法、材料連接起來，實現多維融合。人工智能的發展使得程序變得精簡，人為的部分也在數控技術的控制下逐漸被替代。數控在工業生產中可以扮演多種角色。其一，數控技術可以通過設定的程序減少人力資源的浪費。其二，在生產的過程中，數控技術可以實現傳統的工業生產不能完成的工作。另外，數控技術還能對生產的過程進行監督，當出現差錯的時候能自動報錯，從而減少由于生產質量不過關造成的浪費。數控技術的出現推動了工業生產發展的進程。
5數控技術在機械制造業中的發展前景
數控技術的發展不僅僅停留在當前的階段。國內外相關的研究者還在不斷研究使得數控技術向著更精準、更高效、更微型的方向發展。五軸聯動可以實現更高效、新結構、新材料可以實現更精密。開放式數控系統的設計，使得數控技術向著統一化的方向發展。在將來，數控技術的應用領域也會更加廣泛。不僅僅是機械制造業，還包括信息行業、醫療設備行業、軍事裝備等。
6結束語
信息時代帶給人類發展的變化是顯而易見的，不僅僅是中國，世界也在不斷向著智能化、自動化的方向邁步。數控技術的出現，將信息數字化，使得機械制造業向著自動化的方向不斷前進。數控技術以其自身的特點，在機械制造業的多個領域起著至關重要的作用。為機械制造業的經濟效益提高、質量提高、規模擴大做出了巨大的貢獻。各國對數控技術的研究還在不斷深入，相信通過之后的研究，數控技術的發展空間將會更大。
參考文獻：
[1]桑晶.數控技術在機械制造中的應用[J].南方農機,2019,50(22):171.
[2]王永勝.數控技術在機械制造業的應用探究[J].世界有色金屬,2019(17):10+12.
[3]許嬌娥.數控機床誤差補償技術應用發展動態及展望[J].南方農機,2019,50(22):172.
[4]譚惠忠.數控技術在自動化機械制造中的應用[J].農家參謀,2019(21):161.
作者：李紹友 單位：湖南化工職業技術學院
